Los astrónomos han descubierto algo inusual: un agujero negro devorando una estrella lejos de donde se supone que viven los agujeros negros. El evento, catalogado como AT 2024tvd, ocurrió aproximadamente a 2.600 años luz del centro de su galaxia e iluminó los radiotelescopios con señales que cambiaron más rápido que cualquier cosa que los investigadores hubieran visto antes.
El descubrimiento desafía las suposiciones sobre dónde se encuentran los agujeros negros masivos y qué sucede cuando destruyen las estrellas que pasan. La mayoría de estos eventos violentos, llamados eventos de perturbación de mareas, ocurren justo en los centros galácticos. Éste no lo hizo.
“Esto es verdaderamente extraordinario”, dijo el Dr. Itai Sfaradi de la Universidad de California, Berkeley, quien dirigió la investigación. “Nunca antes habíamos visto una emisión de radio tan brillante procedente de un agujero negro que destrozaba una estrella, la alejaba del centro de una galaxia y evolucionaba tan rápido”.
Dos llamaradas, con meses de diferencia
El equipo rastreó AT 2024tvd utilizando una serie de radiotelescopios, incluido el Very Large Array, ALMA y otros, comenzando 88 días después de que los telescopios ópticos lo detectaran por primera vez. Lo que encontraron fue peculiar: la emisión de radio mostró dos picos distintos, cada uno de los cuales subía y bajaba a una velocidad sorprendente. La primera llamarada aumentó su brillo a una velocidad de nueve potencias con el tiempo y luego disminuyó a una velocidad de menos seis. La segunda llamarada fue aún más dramática, aumentando a una velocidad de 18 antes de que la emisión de longitud de onda milimétrica cayera a -12.
Estas cifras describen la evolución más rápida jamás registrada para un evento de alteración de las mareas. El equipo de investigación, que incluía a la profesora Raffaella Margutti y colaboradores de instituciones de todo el mundo, monitoreó el evento en frecuencias de 1,5 a 230 gigahercios durante aproximadamente 10 meses. Observaron cómo el espectro de radio cambiaba de forma a medida que diferentes longitudes de onda alcanzaban su punto máximo y se desvanecían en diferentes momentos.
Los modelos que mejor se ajustan a los datos sugieren que el agujero negro no lanzó sus flujos inmediatamente después de destrozar la estrella. En cambio, la primera explosión de material parece haber sido expulsada unos 80 días después del descubrimiento inicial, coincidiendo con un cambio en el espectro de rayos X. Es posible que se haya producido una segunda erupción unos 170 días después, aunque el equipo aún no puede descartar que ambas llamaradas provinieran del mismo chorro que interactuaba con un entorno circundante complicado.
Un agujero negro fuera de lugar
La posición de este agujero negro plantea interrogantes. La mayoría de las galaxias mantienen sus agujeros negros supermasivos encerrados en sus centros, donde se alimentan del gas y el polvo canalizados hacia adentro por la gravedad. AT 2024tvd se encuentra lejos de ese nexo gravitacional, lo que sugiere que este agujero negro está deambulando por la galaxia o retrocediendo tras una colisión pasada con otro agujero negro.
La masa estimada de este agujero negro oscila entre 100.000 y 10 millones de veces la del sol. Si cae en el extremo inferior, se consideraría un agujero negro de masa intermedia, una categoría que sigue siendo frustrantemente difícil de estudiar. Sólo se han identificado un puñado de perturbaciones de mareas no nucleares, y AT 2024tvd es el primero en producir emisiones de radio brillantes y bien documentadas.
El profesor Assaf Horesh de la Universidad Hebrea de Jerusalén, cuyo equipo operó el Arc Minute Microkelvin Imager Large Array, enfatizó la importancia de las observaciones de radio de alta cadencia. “El hecho de que fuera dirigido por mi antiguo alumno, Itai, lo hace aún más significativo”, dijo Horesh. Los datos de AMI resultaron fundamentales para capturar los rápidos cambios que definieron este evento.
El equipo de investigación exploró si la emisión procedía de un flujo esférico que atravesaba el gas circundante o de un chorro relativista visto desde un lado. Ambos escenarios siguen siendo posibles. Los tiempos de lanzamiento retrasados favorecen modelos en los que el agujero negro hizo girar su disco de acreción lentamente o donde el material cayó hacia adentro en grupos, provocando eyecciones separadas. Las velocidades extremas medidas durante la segunda llamarada, que se acercó a la mitad de la velocidad de la luz, sugieren velocidades ligeramente relativistas incluso en modelos que no son a reacción.
Una posibilidad intrigante es que la señal de radio de doble pico refleje el bamboleo del eje de giro del agujero negro a medida que se alinea con el disco de escombros en órbita. El trabajo teórico sugiere que esta alineación podría tardar alrededor de 193 días para un agujero negro de esta masa, cerca del momento en que apareció la segunda llamarada. De ser cierto, los astrónomos podrían estar observando cómo el sistema se estabiliza en tiempo real.
El estudio también reveló detalles sobre el entorno alrededor de este agujero negro errante. La densidad del gas circundante parece caer abruptamente con la distancia, más que en la mayoría de los otros eventos de perturbación de mareas estudiados hasta ahora. Esto podría reflejar la peculiar historia de cómo este agujero negro terminó tan lejos del núcleo de su galaxia, ya sea a través de una interacción triple de agujeros negros o de una fusión de galaxias menores.
Lo que no está claro es si la posición no nuclear tiene algo que ver con el inusual comportamiento de la radio. La emisión óptica y ultravioleta de AT 2024tvd parece bastante estándar para una alteración de las mareas, lo que sugiere que las rarezas de la radio podrían ser sólo otro ejemplo de cuán diversos pueden ser estos eventos. Por otra parte, los investigadores sólo han estudiado unas pocas docenas de perturbaciones de mareas en longitudes de onda de radio, por lo que el tamaño de la muestra es pequeño.
Observaciones futuras, incluida una interferometría de base muy larga, podrían resolver si la emisión proviene de un chorro o de un viento más lento. Las mediciones de polarización también podrían ayudar, ya que los chorros de aire tienden a mostrar una polarización más alta cerca de su brillo máximo. Por ahora, el equipo continúa monitoreando AT 2024tvd a medida que se desvanece, con la esperanza de detectar alguna sorpresa tardía que pueda resolver la cuestión de qué provocó esas dos notables llamaradas.
Las cartas del diario astrofísico: 10.3847/2041-8213/ae0a26
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